JP2959438B2 - 位相比較器 - Google Patents

位相比較器

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JP2959438B2 JP16487995A JP16487995A JP2959438B2 JP 2959438 B2 JP2959438 B2 JP 2959438B2 JP 16487995 A JP16487995 A JP 16487995A JP 16487995 A JP16487995 A JP 16487995A JP 2959438 B2 JP2959438 B2 JP 2959438B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は位相比較器に関し、特に
PCM通信用位相比較器に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の位相比較器を図9に示す(特開平
4−351009号公報)。従来の位相比較器は、CL
K入力端子101のクロック信号CLKとDATA入力
端子102のデータ信号DATAを入力とするディジタ
ル型位相比較器103により、周波数と位相の比較を行
っている。乗算型位相比較器104へのクロック信号C
LKは90°位相遅延器105により90°遅延され、
乗算型位相比較器104とディジタル型位相比較器10
3の同期状態を一致させている。更にディジタル型位相
比較器出力109と乗算型位相比較器出力110を入力
とする電圧レベル比較器106は、ディジタル型位相比
較器出力109と乗算型位相比較器出力110を切り換
える制御信号111を発生し、この制御信号111は出
力切換器107に送られ、クロック信号CLKとデータ
信号DATAの周波数差,位相差に応じて位相比較器出
力が切り換えられて出力される。
【0003】次に図10〜図13に示す電圧−位相特性
図を参照して、図9に示された位相比較器の動作につい
て詳細に説明する。図10に示されたディジタル型位相
比較器103の出力電圧109と図11に示された乗算
型位相比較器104の出力電圧110の電圧レベルを電
圧レベル比較器106で比較すると、図12に示された
3値の出力レベルが得られる。すなわち、−2π〜−π
/2のとき負のレベルとなり、−π/2〜π/2のとき
0レベルとなり、π/2〜2πのとき正のレベルとな
る。
【0004】電圧レベル比較器106の出力電圧111
が“0”レベルのとき、出力切換器107は乗算型位相
比較器出力110を選択し、出力電圧111が負又は正
のときディジタル型位相比較器出力109を選択する。
その結果−2π〜−π/2の位相領域とπ/2〜2πの
位相領域では、ディジタル型位相比較器103の出力電
圧が選択され、−π/2〜π/2の位相領域では、乗算
型位相比較器104の出力電圧110が選択され、これ
らの出力電圧109,110が選択的に出力切換器10
7の出力となる。
【0005】したがって位相比較器出力端子に出力され
る出力電圧は図13に示すような電圧−位相特性を示
す。このように位相差が“0”の近傍(−π/2〜π/
2)では、“0”の連続するデータに対しても、オフセ
ットを生じない乗算型位相比較器出力110が選択され
るため、クロック信号とデータ信号の同期状態でオフセ
ットを生じないことになる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】この従来の位相比較器
では、90°位相遅延器により90°位相差のクロック
信号を得るようにしているため、その90°位相遅延器
の構成は図14のように乗算器による2てい倍回路とM
S−DFFによる複雑なものとなる。このため、回路規
模が大きくなるという欠点があった。
【0007】また2てい倍回路とMS−DFFによる9
0°位相遅延器では、高速動作では2てい倍回路の振幅
のアンバランスとMS−DFFのゲートの遅延時間によ
り、正確な90°位相が得られないという問題点があっ
た。
【0008】本発明の目的は、90°位相遅延器による
回路規模増大の解消と動作速度の高速化を実現した位相
比較器を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係る位相比較器は、乗算型位相比較器と、
オフセット補償ディジタル型位相比較器と、電圧レベル
比較器と、出力換器とを有する位相比較器であって、
乗算型位相比較器は、入力したクロック信号とデータ信
号との周波数と位相を比較し、位相差0からπの範囲で
の特性が、位相差π/2で出力電圧が0、位相差0で負
の最大出力、位相差πで正の最大出力を示す電圧−位相
特性に応じて出力電圧を出力するものであり、オフセッ
ト補償ディジタル型位相比較器は、入力したクロック信
号とデータ信号との周波数と位相を比較し、位相差0か
らπの範囲で、前記乗算型位相比較器と同様の電圧−位
相特性となるようにオフセットをもたせた出力電圧を出
力するものであり、電圧レベル比較器は、前記乗算型位
相比較器と前記オフセット補償ディジタル型位相比較器
との出力電圧を入力とし、前記オフセット補償ディジタ
ル型位相比較器の出力が前記乗算型位相比較器の出力よ
り高いとき高レベルを出力し、同一のときに中間レベル
を出力し、低いとき低レベルを出力するものであり、
換器は、前記電圧レベル比較器からの出力を入力
し、前記電圧レベル比較器の出力が高レベル若しくは低
レベルのときに、前記オフセット補償ディジタル型位相
比較器の出力を送出し、中間レベルのときに、前記乗算
型位相比較器の出力を送出するものである。
【0010】
【0011】
【0012】また前記オフセットは、DCオフセットで
ある。
【0013】また前記出力換器は、位相差π/2の近
傍で2つの前記位相比較器出力を切換え、連続0のデー
タに対して位相比較器出力にオフセットを発生させない
ものである。
【0014】
【作用】オフセット補償ディジタル型位相比較器にオフ
セットを持たせることにより、位相差π/2の近傍で2
つの乗算型位相比較器出力とオフセット補償ディジタル
型位相比較器出力とを切り換え、連続0のデータに対し
ても位相比較器出力にオフセットを発生させないように
する。
【0015】
【実施例】以下、本発明の実施例を図により説明する。
【0016】(実施例1)図1は本発明の基本的構成を
示す構成図である。
【0017】図1において本発明に係る位相比較器は基
本的構成として、乗算型位相比較器4と、オフセット補
償ディジタル型位相比較器3と、電圧レベル比較器5
と、出力変換器6とを有している。
【0018】各構成の機能について説明すると、乗算型
位相比較器4は、入力したクロック信号とデータ信号と
の周波数と位相を比較し、位相差0からπの範囲での特
性が、位相差π/2で出力電圧が0、位相差0で負の最
大出力、位相差πで正の最大出力を示す電圧−位相特性
に応じて出力電圧を出力するようになっている。
【0019】オフセット補償ディジタル型位相比較器3
は、入力したクロック信号とデータ信号との周波数と位
相を比較し、位相差0からπの範囲で、乗算型位相比較
器4と同様の電圧−位相特性となるようにオフセットを
もたせた出力電圧を出力するようになっている。
【0020】また電圧レベル比較器5は、乗算型位相比
較器4とオフセット補償ディジタル型位相比較器3との
出力電圧を入力とし、オフセット補償ディジタル型位相
比較器3の出力が乗算型位相比較器4の出力より高いと
き高レベルを出力し、同一のときに中間レベルを出力
し、低いとき低レベルを出力するようになっている。
【0021】また出力換器6は、電圧レベル比較器5
からの出力を入力し、電圧レベル比較器5の出力が高レ
ベル若しくは低レベルのときに、オフセット補償ディジ
タル型位相比較器3の出力を送出し、中間レベルのとき
に、乗算型位相比較器4の出力を送出するようになって
いる。
【0022】またオフセット補償ディジタル型位相比較
器3は、特定の位相区間において乗算型位相比較器4の
出力特性と自身の出力特性とが一致するようにオフセッ
ト電圧をもっており、特定の位相区間は、0〜πの範囲
となっており、前記オフセットは、DCオフセットとな
っている。
【0023】また出力換器6は、位相差π/2の近傍
で2つの前記位相比較器出力を切換え、連続0のデータ
に対して位相比較器出力にオフセットを発生させないよ
うになっている。
【0024】次に本発明を具体例に基づいて説明する。
図1においてCLK入力端子1のクロック信号CLKと
DATA入力端子2のデータ信号DATAを入力とする
オフセット補償ディジタル型位相比較器3により、クロ
ック信号CLKとデータ信号DATAとにおける周波数
と位相の比較を行い、図3に示すように、乗算型位相比
較器4の電圧−位相に応じて自身の電圧−位相特性にΔ
Vのオフセットをもたせている。
【0025】更にオフセット補償ディジタル型位相比較
器出力8と乗算型位相比較器出力9を入力とする電圧レ
ベル比較器5は、オフセット補償ディジタル型位相比較
器出力8と乗算型位相比較器出力9を切り換える制御信
号10を発生させ、制御信号10は出力切換器6に送ら
れ、クロック信号CLKとデータ信号DATAの周波数
差,位相差に応じて位相比較器出力8,9が切り換えら
れて出力される。
【0026】オフセット補償ディジタル型位相比較器3
は図6に示す回路構成を有している。すなわち図6に示
すように、リセット端子付きDフリップフロップ(以
下、D−FFという)3a,3bと、差動型増幅回路3
c,3dとを有している。
【0027】次に図2〜図5に示す電圧−位相特性図を
参照して本実施例の動作について詳細に説明する。図2
は乗算型位相比較器4の出力特性を、図3はオフセット
補償ディジタル型位相比較器3の出力特性を示してい
る。オフセット補償ディジタル型位相比較器3の出力特
性は、乗算型位相比較器4の出力特性と位相差0〜πの
区間が一致するように、あらかじめΔVのオフセットを
もっている。
【0028】図2に示された乗算型位相比較器4の出力
電圧9と図3に示されたオフセット補償ディジタル型位
相比較器3の出力電圧8の電圧レベルを電圧レベル比較
器5で比較すると、図4に示されているように3値の出
力レベルが得られる。すなわち、−2π〜0のとき負レ
ベルとなり、0〜πのとき0レベルとなり、π〜2πの
とき正レベルになる。
【0029】電圧レベル比較器5の出力電圧10が0レ
ベルのとき、出力切換器6は乗算型位相比較器出力9を
選択し、出力電圧10が負又は正のときオフセット補償
ディジタル型位相比較器出力8を選択する。その結果、
−2π〜0の位相区間とπ〜2πまでの位相区間ではオ
フセット補償ディジタル型位相比較器3の出力8が選択
され、0〜πの位相区間では乗算型位相比較器4の出力
9が選択され、これらの出力8,9が選択的に出力切換
器6の出力となる。
【0030】したがって、位相比較器出力7は図5に示
すような電圧−位相特性を示す。このように位相差がπ
/2の近傍(0〜π)では乗算型位相比較器出力9が選
択されるため、ディジタル型位相比較器のデッドゾーン
影響を受けず、ロック時に位相が安定し、0の連続する
データDATAに対して位相誤差を生じない乗算型位相
比較器を使用したときでも、0の連続するデータDAT
Aに対してもπ/2からの位相誤差を生じないことにな
る。
【0031】次に図6に示すオフセット補償ディジタル
型位相比較器3の動作について説明する。
【0032】(1)クロック信号の位相がデータ信号の
位相よりも進んでいる場合、クロック端子1に入力する
クロック信号の立上がりを検出してD−FF3aの出力
が高いレベルとなる。次にデータ端子2に入力するデー
タ信号の立上がりを検出してD−FF3bの出力が高レ
ベルとなる。このときアンドゲート3eの出力が低レベ
ルから高レベルに変化し、D−FF3aとD−FF3b
の出力がリセットされ、高レベルから低レベルに変化す
る。このためD−FF3aの出力には、位相差に応じて
高レベルが出力され、D−FF3bの出力には常に低レ
ベルが出力される。
【0033】(2)クロック信号の位相がデータ信号の
位相よりも遅れている場合、前記(1)の場合とは逆
に、D−FF3aの出力には常に低レベルが出力され、
D−FF3bの出力には位相差に応じて高レベルが出力
される。
【0034】(3)クロック信号とデータ信号との位相
が一致している場合、D−FF3aとD−FF3bの出
力には共に、常に低レベルとなり、差動型増幅回路3a
に入力する。しかし後段の差動型増幅回路3bは、DC
によるオフセット電圧3fをもつため、乗算型位相比較
器4の電圧−位相特性と一致するようにオフセット補償
ディジタル型位相比較器3の電圧−位相特性がオフセッ
トされて、出力電圧8が出力されることとなる。
【0035】(実施例2)図7は本発明の実施例2を示
す構成図である。図7に示すオフセット補償ディジタル
型位相比較器3は、図6のD−FF3aとD−FF3b
とに代えてR・Sフリップフロップ3g,3hを基本と
したのこぎり型波形を出力する構成としたものであり、
その出力特性は、のこぎり型波形をもつようになってい
る。図8に示すように、図7に示す位相比較器の出力特
性を0〜πの位相区間でΔVだけオフセットを持せて、
乗算型位相比較器4の出力特性に一致させるようになっ
ている。
【0036】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、オ
フセット補償ディジタル型位相比較器にオフセットをも
たせる、特に0〜πの位相区間で位相比較器出力が一致
するようにするため、位相差π/2の近傍で2つの位相
比較器の出力を切換えたため、連続0のデータに対して
も位相比較器出力にオフセットを発生させることがな
い。
【0037】また90°位相遅延器を使用した場合には
その遅延量が10nsecであり、これを動作速度にす
ると、100MHzとなるが、本発明によれば上述した
動作時間がなくなる分だけ回路の高速化を図ることがで
きる。
【0038】また本発明によれば、90°位相遅延器を
使用しないため、その分だけ回路構成を簡素化すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す構成図である。
【図2】図1に示した乗算型位相比較器の出力特性を示
す図である。
【図3】図1に示したオフセット補償ディジタル型位相
比較器の出力特性を示す図である。
【図4】図1に示した電圧レベル比較器の出力特性を示
す図である。
【図5】図1に示した出力切換器の出力特性を示す図で
ある。
【図6】図1に示したオフセット補償ディジタル型位相
比較器を示す構成図である。
【図7】図1に示したオフセット補償ディジタル型位相
比較器の他の例を示す構成図である。
【図8】図7に示す回路の出力特性を示す図である。
【図9】従来例を示す構成図である。
【図10】図9に示したディジタル型位相比較器の出力
特性を示す構成図である。
【図11】図9に示した乗算型位相比較器の出力特性を
示す構成図である。
【図12】図9に示した電圧レベル比較器の出力特性を
示す構成図である。
【図13】図9に示した出力切換器の出力特性を示す構
成図である。
【図14】図9に示した90°位相遅延器を示す構成図
である。
【符号の説明】
1 クロック端子 2 データ端子 3 オフセット補償ディジタル型位相比較器 4 乗算型位相比較器 5 電圧レベル比較器 6 出力切換器

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 乗算型位相比較器と、オフセット補償デ
    ィジタル型位相比較器と、電圧レベル比較器と、出力
    換器とを有する位相比較器であって、 乗算型位相比較器は、入力したクロック信号とデータ信
    号との周波数と位相を比較し、位相差0からπの範囲で
    の特性が、位相差π/2で出力電圧が0、位相差0で負
    の最大出力、位相差πで正の最大出力を示す電圧−位相
    特性に応じて出力電圧を出力するものであり、 オフセット補償ディジタル型位相比較器は、入力したク
    ロック信号とデータ信号との周波数と位相を比較し、
    相差0からπの範囲で、前記乗算型位相比較器と同様の
    電圧−位相特性となるようにオフセットをもたせた出力
    電圧を出力するものであり、 電圧レベル比較器は、前記乗算型位相比較器と前記オフ
    セット補償ディジタル型位相比較器との出力電圧を入力
    とし、前記オフセット補償ディジタル型位相比較器の出
    力が前記乗算型位相比較器の出力より高いとき高レベル
    を出力し、同一のときに中間レベルを出力し、低いとき
    低レベルを出力するものであり、 出力換器は、前記電圧レベル比較器からの出力を入力
    し、前記電圧レベル比較器の出力が高レベル若しくは低
    レベルのときに、前記オフセット補償ディジタル型位相
    比較器の出力を送出し、中間レベルのときに、前記乗算
    型位相比較器の出力を送出するものであることを特徴と
    する位相比較器。
  2. 【請求項2】 前記オフセットは、DCオフセットであ
    ることを特徴とする請求項に記載の位相比較器。
  3. 【請求項3】 前記出力換器は、位相差π/2の近傍
    で2つの前記位相比較器出力を切換え、連続0のデータ
    に対して位相比較器出力にオフセットを発生させないも
    のであることを特徴とする請求項1に記載の位相比較
    器。
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